(57)【要約】 【課題】連続式アンローダのバケットの変形を、作業員の負荷を大幅に軽減しつつ、高精度かつ高効率で検知しうる装置を提供する。【解決手段】連続的に移動する各バケット１６が所定位置を通過するタイミングを検出する光電センサ２１と、この光電センサ２１で検出されたタイミングで前記所定位置に存在するバケット１６の幅方向映像を撮像するカメラ２２と、前記カメラ２２で撮像された各バケット１６の幅方向映像を画像解析することにより各バケット１６の幅方向両端位置を決定する画像処理装置２３と、前記各バケット１６の幅方向両端位置と、あらかじめ前記カメラ２２で撮像した幅方向映像を画像解析することにより得られた、基準バケット１６Ａの幅方向両端位置とを比較することにより各バケット１６の変形量を算出する演算装置２４とを備えた連続式アンローダバケットの変形検知装置。【選択図】図１
0003125546.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
チェーンに取り付けられた複数のバケットが複数のスプロケットに沿って一連に移動して周回するバケットエレベータを備えた連続式アンローダのバケットの変形を検知する装置であって、
連続的に移動する各バケットが所定位置を通過するタイミングを検出する光電センサと、
この光電センサで検出されたタイミングで前記所定位置に存在するバケットの幅方向映像を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像された各バケットの幅方向映像を画像解析することにより各バケットの幅方向両端位置を決定する画像処理装置と、
前記各バケットの幅方向両端位置と、あらかじめ前記カメラで撮像した基準のバケット（以下、「基準バケット」という。）の幅方向映像を画像解析することにより得られた、前記基準バケットの幅方向両端位置とを比較することにより各バケットの変形量を算出する演算装置と、
を備えたことを特徴とする連続式アンローダバケットの変形検知装置。
【請求項２】
前記光電センサは、バケットの幅より広い間隔で対向して設けられた発光部と受光部とからなる請求項１に記載の連続式アンローダバケットの変形検知装置。
【請求項３】
前記光電センサ、前記カメラ、前記画像処理装置および前記演算装置が、台車上に一体に組み付けられてなり、前記光電センサの発光部および受光部が、前記台車から延伸する２本のアームの先端部にそれぞれ設けられた請求項１または２に記載の連続式アンローダバケットの変形検知装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、連続式アンローダのバケットの変形を検知する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続式アンローダ１は、図７に示すように、鉛直方向に支持されたバケットエレベータ１１とその下端より水平方向に伸びる掻き取り部１２との間に無端状のバケットコンベヤ１３を巻き掛け、これをエンドレスに循環移動させて掻取部１２で掻き取った船倉１４内の石炭や鉱石等のバラ物１５をバケットエレベータ１１にて上方に搬送して荷揚げするものである。
【０００３】
なお、バケットコンベア１３は、複数のスプロケット１７に沿って周回する２本のチェーン１８の間に、複数のバケット１６を吊るすようにして取付けて構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
ところで、バケット１６は、船倉１４内のバラ物１５を掻き取る際等に船倉１４の底部鋼板との接触や引っ掛りにより上下方向に拉げるように変形（すなわち、幅方向に張り出すように変形）し、このため長期間の使用の後には相当量変形してしまうことがある。そして、バケット１６が過度に変形してしまうと、当該バケット１６がバケットエレベータ１１のケーシング１１ａに接触して、設備トラブルを引き起こしてしまう場合がある。
【０００５】
このような設備トラブルを回避するため、例えば、バケットエレベータ１１の上流側にリミットスイッチ（図示略）を設置しておき、バケット１６の過度の変形を検知した場合には、バケットコンベア１３が緊急停止するように安全対策が取られている。
【０００６】
しかしながら、荷揚げ作業中にバケット１６の過度の変形によりバケットコンベア１３が緊急停止すると、当該バケット１６を交換するために荷揚げ作業を長時間中断する必要が生じ、滞船料がかさむ等、コストアップの要因となる問題がある。
【０００７】
そこで、荷揚げ作業中にではなく、連続式アンローダ１の点検中などオフラインで、バケット１６の変形量を測定し、相当変形が進み次回の荷揚げ作業中には過度の変形に達するおそれがあると見込まれるバケット１６をあらかじめ新しいバケット１６に取り替えておくことが考えられる。
【０００８】
このため、従来は、バケット１６を１個分ずつ移動させて停止させた状態で作業員がスケールにて手作業で当該バケットの寸法を直接測定することによりバケット１６の変形を発見する手段が用いられていた。
【０００９】
ところが、連続式アンローダ１のバケット数は設備の規模により異なるが、数十個から１００個程度にも達するため、これら多数のバケット１６のすべてについて、上記手作業にてバケット寸法を測定することは、非常に時間がかかり作業員の負荷が大きいうえ、手作業に伴う個体差による測定誤差も小さくないことから、強く改善が要請されていた。
【特許文献１】特開平８−２６８５６４号公報
【特許文献２】特開平９−２６７９２１号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本考案の目的は、連続式アンローダのバケットの変形を、作業員の負荷を大幅に軽減しつつ、高精度かつ高効率で検知しうる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の考案は、チェーンに取り付けられた複数のバケットが複数のスプロケットに沿って一連に移動して周回するバケットエレベータを備えた連続式アンローダのバケットの変形を検知する装置であって、連続的に移動する各バケットが所定位置を通過するタイミングを検出する光電センサと、この光電センサで検出されたタイミングで前記所定位置に存在するバケットの幅方向映像を撮像するカメラと、前記カメラで撮像された各バケットの幅方向映像を画像解析することにより各バケットの幅方向両端位置を決定する画像処理装置と、前記各バケットの幅方向両端位置と、あらかじめ前記カメラで撮像した基準のバケット（以下、「基準バケット」という。）の幅方向映像を画像解析することにより得られた、前記基準バケットの幅方向両端位置とを比較することにより各バケットの変形量を算出する演算装置と、を備えたことを特徴とする連続式アンローダバケットの変形検知装置である。
【００１２】
請求項２に記載の考案は、前記光電センサは、バケットの幅より広い間隔で対向して設けられた発光部と受光部とからなる請求項１に記載の連続式アンローダバケットの変形検知装置である。
【００１３】
請求項３に記載の考案は、前記光電センサ、前記カメラ、前記画像処理装置および前記演算装置が、台車上に一体に組み付けられてなり、前記光電センサの発光部および受光部が、前記台車から延伸する２本のアームの先端部にそれぞれ設けられた請求項１または２に記載の連続式アンローダバケットの変形検知装置である。
【考案の効果】
【００１４】
本考案の連続式アンローダバケットの変形検知装置を用いることにより、多数のバケットをいちいち停止させることなく連続的に撮像して画像解析にて変形量を検知できるので、作業員の負荷を大幅に軽減しつつ、高精度かつ高効率のバケット変形検知が実現できるようになった。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本考案に係る連続式アンローダバケットの変形検知装置の一実施形態について図を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
〔実施形態〕
（装置の構成）
連続式アンローダ１は、図１に示すように、チェーン１８に取り付けられた複数のバケット１６が複数のスプロケット１７に沿って一連に移動して周回するバケットコンベア１３を備えたものである。
【００１７】
本実施形態のバケット変形検出装置２は、図１に示すように、光電センサ２１と、カメラ２２と、画像処理装置２３と、演算装置２４とを備えてなり、使用時にバケット変形検出装置２を所定位置にセットするのに便利なように、これら光電センサ２１と、カメラ２２と、画像処理装置２３と、演算装置２４とを台車２５上に一体に組み付けて構成するのが好ましい。そして、このバケット変形検出装置２は、連続式アンローダ１のオフライン時にバケット１６の幅方向映像を撮像するようにセットして用いる。
【００１８】
光電センサ２１は、図２に示すように、別体の発光部２１ａと受光部２１ｂの組合せからなり、これら別体の発光部２１ａと受光部２１ｂとは、上記バケット１６の幅方向両側にそれぞれ設置できるように、バケット１６の幅より広い間隔で対向して設ける。具体的には、例えばバケット１６の幅より広い間隔で設けられた２本のアーム２６，２６を台車２５から延伸させて、各アーム２６，２６の先端部に発光部２１ａと受光部２１ｂとをそれぞれ取り付けるようにするとよい。そして、これら発光部２１ａと受光部２１ｂとの間をバケット１６が通過するように光電センサ２１をセットすることで、発光部２１ａと受光部２１ｂとの間をバケット１６が横切った（通過した）とき、その通過のタイミングを検出できる。なお、２本のアーム２６，２６は、台車２５への取付け部２７，２７を中心として回転可能としておくのが好ましく、これにより、変形検知装置２を使用しない場合は、図１に示すように、アーム２６，２６を測定位置から台車２５上に回転させて折り畳んでおくことでコンパクトに収納することが可能となる。
【００１９】
なお、アーム２６，２６の長さは、短すぎるとバケット変形検知装置２がバケット１６に近づきすぎて接触するおそれが高まる一方、長すぎると収納に不便となるので、１〜２ｍ程度とすればよい。
【００２０】
また、光電センサ２１の発光部２１ａと受光部２１ｂとの間隔は、狭すぎるとバケット１６接触するおそれが高まる一方、広すぎるとバケット１６通過の検出感度が低下するので、バケット１６の最大幅の１．１〜２倍程度の範囲内で調整しうるように、例えば図２に示すように、２本のアーム２６，２６の台車２５への取付け部２７をスライド式の軸２８と軸受２９との組合せでそれぞれ構成しておくのが好ましい。
【００２１】
カメラ２２は、上記光電センサ２１がバケット１６の通過を検出したとき、そのタイミングで当該バケット１６の幅方向映像を撮像できるように、光電センサ２１の発光部２１ａと受光部２１ｂとの間に向けて設置する必要があるが、バケット１６の変形を精度良く検知するために、バケット１６の幅方向映像をできるだけ真っ直ぐに撮像できるように、その設置高さおよび俯角（または仰角）を調整できるようにしておくことが好ましい。カメラ２２としては、画像処理装置２３へのデータ送信に適したＣＣＤカメラを用いるのが推奨される。なお、天候や撮像時間帯等によっては、撮像対象のバケット１６に照明を当てることによりバケット１６の幅方向映像を背景から区別しやすくなる場合があるので、例えば台車２５にバケット１６を照らす照明装置（図示略）を取り付けてもよい。
【００２２】
画像処理装置２３は、上記カメラ２２で撮像したバケット１６の映像を画像データにＡ／Ｄ変換し、画像データの濃淡を数値化できるなど基本的な処理を行えるものであればよく、市販の画像処理装置を用いることができる。
【００２３】
演算装置２４は、画像処理装置２３で上記画像データから決定されたバケット１６の幅方向両端位置よりバケット幅の変形量を算出し、この変形量が許容値を超えている場合には警報を出力する等、通常の演算処理能力を有するものであればよく、市販のパーソナルコンピュータを用いることができる。
【００２４】
（バケットの変形検知方法）
次に、上記バケット変形検知装置２を用いてバケット１６の変形を検知する方法について図１、２および７を参照しつつ説明する。
【００２５】
まず、図７に示す連続式アンローダ１のバケットコンベア１３を停止した状態にて、バケットエレベータ１１および掻き取り部１２を岸壁内の作業用スペース３上に移動させ、図１に示すように、掻き取り部１２の２本のチェーン１８の間にバケット１６を吊り下げて地面から少し浮かした状態で保持する。そして、バケットコンベア１３を稼動して、目視により実質上変形がないと判断される基準のバケット（以下、「基準バケット」と呼ぶ。）１６Ａを撮像位置であるチェーン１８の最下端近傍に移動し、その位置にセットする。
【００２６】
ついで、バケット変形検知装置２を載置した台車２５を、基準バケット１６Ａにその開口部側から接近させる。そして、図１および２に示すように、台車２５上に収納されているアーム２６，２６を回転させて基準バケット１６Ａの方向に伸ばし、台車２５の停止位置やアーム２６，２６の回転角度等を調整することにより、光電センサ２１の発光部２１ａと受光部２１ｂとが基準バケット１６Ａの幅方向両側に配置されるように位置決めを行う。この際、光電センサ２１の感度を確保するため、２本のアーム２６，２６を台車２５への取付け部の軸方向にスライドさせて、発光部２１ａと受光部２１ｂとの間隔を、相当量変形したバケット１６に対しても接触するおそれのない範囲でできるだけ近づけるように調整を行う。
【００２７】
つぎに、バケット１６（１６Ａ）の変形を精度良く検知するため、バケット１６（１６Ａ）の開口部をできるだけ真正面から撮像できるように、カメラ２２の設置高さおよび俯角の調整を行う。その後、バケット１６（１６Ａ）に対して、カメラ２２のズーム、ピントおよび絞りの調整を行う。
【００２８】
そして、連続式アンローダ１のバケットコンベア１３をバケット１個分だけ稼動して、基準バケット１６Ａの開口部が光電センサの前を横切る（通過する）タイミングで、カメラ２２にて当該基準バケット１６Ａの開口部側から見た幅方向映像が撮像される。この基準バケット１６Ａの幅方向映像は、画像処理装置に送られ、図３に示すように映像の濃淡が数値に変換できるので、濃淡の数値変化の最も大きい位置をバケット１６の端面と判断することにより、バケット幅方向の両端位置が決定できる。そして、この両端位置のデータは、演算装置２４に送信され保存される。
【００２９】
その後、連続式アンローダ１のバケットコンベア１３を稼動して、バケット１６を連続的に移動させる。これにより、各バケット１６の開口部が光電センサ２１の前を横切る（通過する）タイミングごとに、カメラ２２にて当該バケット１６の開口部側から見た幅方向映像が撮像される。
【００３０】
この各バケット１６の幅方向映像は、画像処理装置２３に送信され、上記基準バケット１６Ａの場合と同様にして、映像の濃淡より、バケット幅方向の両端位置が決定できる。そして、この各バケット１６の幅方向両端位置のデータは、演算装置２４に送信され、上記基準バケット１６Ａの幅方向両端位置のデータと比較することにより、各バケット１６の幅方向両端位置の変位量が算出できる。したがって、バケットコンベアを一周移動させることにより、連続式アンローダ１の全バケット１６について、幅方向両端位置の変位量が算出できる。
【００３１】
ここで、バケットエレベータ１１のケーシング１１ａに接触するおそれのあるバケット１６の変形としては、図４に示すような、上下方向に押し潰され、幅方向両端がともに左右外側に張り出すように変形する場合（同図ａ）と、同じく上下方向に押し潰されるが、幅方向両端のうちいずれか一端のみが左または右外側に張り出すように変形する場合（同図ｂ）とがある。なお、バケット１６は船倉１４の底に衝突する場合以外は、大きな変形が生じないと考えられるため、上下方向に張り出す変形は実際上考慮する必要がない。
【００３２】
そこで、基準バケット１６Ａの幅方向端面位置より左右外側にのみ張り出した量（Ｗ１−Ｗ０）、（Ｗ２−Ｗ０）または（Ｗ３−Ｗ０）［これらをまとめてΔＷと表す。］をバケット変形量とすればよい。
【００３３】
そして、例えば、ΔＷがあらかじめ設定した許容値を超えたバケット１６に対して警報を出力するようにすればよい。これにより、連続式アンローダ１がオフライン中に、相当量変形したバケット１６をあらかじめ取り替えておくことができるので、オンライン中（荷揚げ中）にバケット１６が過度に変形してバケットコンベアが緊急停止することを確実に防止することができる。
【００３４】
（変形例）
上記実施形態では、光電センサ２１として、別体の発光部２１ａと受光部２１ｂとの組合せからなるものを例示したが、発光部と受光部とが一体のものを用い、光電センサの対向位置に反射板を設けるようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、光電センサ２１と、カメラ２２と、画像処理装置２３と、演算装置２４とを台車２５上に一体に組み付けて構成する例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、光電センサ２１を台車２５と別にセットするように構成してもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、全バケット１６の変形検知操作を実施する度ごとに基準バケット１６Ａの撮像も行う例を示したが、あらかじめ基準バケット１６Ａのみの撮像をしておき、全バケット１６の変形検知操作時には基準バケット１６Ａの撮像を省略するようにしてもよい。ただし、前者の方法では、基準バケット１６Ａをその都度撮像するため、光電センサ２１およびカメラ２２のセット位置が撮像時ごとに多少異なっていてもバケット変形量の計算値に誤差は生じないが、後者の方法では、基準バケット１６Ａの撮像時と全バケット１６の撮像時とで、光電センサ２１およびカメラ２２のセット位置が異なっているとバケット変形量の計算値に誤差が生じるため、光電センサ２１およびカメラ２２を常に所定の位置に正確にセットするか、もしくは演算装置２４で位置の補正を行う必要があるが、若干精度は低下する。
【実施例】
【００３７】
本考案の適用性を検証するため、上記実施形態で説明した図１の構成からなるバケット変形検知装置を用いて、まず、実質的に変形がないと判断されるバケット（最大幅：約１０００ｍｍ）について、それぞれの幅方向端面の位置を測定する試験を行った。その結果、図５の画像処理装置による測定例に示すように、バケットの幅方向外形をほぼ正確に把握できるとともに、２個のバケットの幅方向右端位置は約２０ｍｍの差異が存在するものの、左端位置は良く一致しているのが認められる。このことから、本考案に係るバケット変形検知装置により約１０ｍｍの精度でバケットの変形を検出しうることが確認できた。
【００３８】
さらに、このバケット変形検知装置にて測定したバケット幅と、作業員が各バケットを写真撮影し、この写真上で物差しにて手作業で測定したバケット幅との比較を行った。なお、手作業に伴う個体差による測定誤差をチェックするため、同じ写真を用いて２人で測定を行った。この結果、図６に示すように、本考案に係るバケット変形検知装置による測定値（考案例）と人手作業による測定値（比較例１，２）とは、一部のバケットについて最大２０ｍｍ程度の差異が認められるものの、全体としてほぼ一致しており、十分に適用が可能と判断される。なお、手作業による測定の場合、２人の間の測定誤差は８ｍｍ程度であった。
【００３９】
この結果、バケットを１０２個有する連続式アンローダ１基当り、全バケットの変形を検知するための作業時間は、本装置導入前には、従来のバケット（現物）をスケールにて手作業で直接測定する方法では２時間程度を費やしていたのに対し、本装置導入後には、１個のバケット当り２〜３秒でリアルタイムに処理することが可能となり、光電センサやカメラの位置決め等のための時間を含めても、全バケットを処理するのに３０分程度あれば完了できるようになり、本考案の適用により大幅に作業負荷が軽減されることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態に係るバケット変形検出装置の構成を示す正面図である。
【図２】実施形態に係るバケット変形検出装置の構成を示す平面図である。
【図３】画像処理装置によりバケット幅方向映像の濃淡を数値化した例を示す図である。
【図４】バケットの変形の態様を示す正面図である。
【図５】画像処理装置による測定例を示すグラフ図である。
【図６】バケットごとのバケット幅の測定値を示すグラフ図である。
【図７】連続式アンローダの構成を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…連続式アンローダ
２…バケット変形検出装置
１１…バケットエレベータ
１６…バケット
１６Ａ…基準バケット
１７…スプロケット
２１…光電センサ
２１ａ…発光部、２１ｂ…受光部
２２…カメラ
２３…画像処理装置
２４…演算装置
２５…台車
２６…アーム
【図１】
0003125546.tif 000003
【図２】
0003125546.tif 000004
【図３】
0003125546.tif 000005
【図４】
0003125546.tif 000006
【図５】
0003125546.tif 000007
【図６】
0003125546.tif 000008
【図７】
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